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更小更快更省流量的差分升级

2020-11-19
来源:ZLG立功科技·致远电子

摘要:你的远程升级还在升级整个APP?快来试试差分升级,立功科技基于AMetal SDK提供了一套完整的差分升级算法,升级固件更小、下载速度更快、大大降低网络不稳定造成传输失败概率,同时更节省内存。

一、差分包原理

在讲差分升级之前,先简单介绍一下差分升级的原理和概念,差分升级是将新老固件具有差异的部分剥离出来,例如固件从V1.1.0升级到V1.1.1,两个固件相比只修改了1K的内容,如下图红色部分为不同部分,将该部分剥离出来生成差分包Diff_V1.1.0~V1.11,通过云端将差分包推送到设备端,设备端接收完成之后,先解压差分包,再通过差分恢复算法,根据差分包中的数据标志,将新老固件进行融合,变成新的固件,从而完成升级。

 

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图 1  差分原理

这种升级方式的优点是升级固件更小、下载速度也更快,也更加节省内存空间,相对于整包升级方式,缺点是依赖特定固件,例如该差分包为V1.1.0固件升级到V1.1.1固件的差分包Diff_V1.1.0~V1.1.1,该差分包只能用于升级版本号是V1.1.0固件的设备,其他版本号固件的设备不能用它升级,流程控制上要求比较严格,整包的升级则不依赖特殊固件,随时可以升级。

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图 2  差分升级

二、差分升级架构

立功科技基于AMetal SDK软件平台,设计了一套完整的差分升级的算法。以基于华大HC32L196芯片设计差分升级为例,该芯片Flash为256K(0x000_0000~0x0003_FFFF),首先需要对Flash进行划分,主要划分为4个部分:BootLoader区、应用区、download区、参数区,BootLoader区用于引导升级,应用区为升级后的应用程序,download区为下载差分包存储区间,参数区用于存储特定参数。各区大小按照实际使用情况,进行合理划分。

 

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图 3  flash划分

三、差分升级流程

首先介绍BootLoader执行的流程,如下图所示,芯片上电或复位之后,首先开始运行BootLoader的代码,之后检测按键,按键作为升级的提示,如按键按下,准备升级,进入接收固件状态,如接收到固件,对固件进行校验,校验通过后,置位跳转标志位,如校验未通过,重新进入接收固件状态。检测到跳转标志位之后,检查应用程序是否有效,有效进入应用程序运行,无效进入接收固件状态。如果没有按键按下,检查是否有升级标志,有则解析download区的新固件,通过解压缩算法和解差分算法,修改覆盖旧固件,设置跳转标志,检查应用程序是否有效,有效则运行应用程序。

 

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图 4  升级流程

相信到这不少读者已经清楚升级的原理和升级的过程是怎么回事了,下面介绍一下差分固件的生成。

四、差分包制作

如开篇所述,差分文件是将新老固件进行对比,然后将有差异的部分取出,作为升级的固件。那么如何才能达到最小的差分固件呢?首先我们需要了解用于升级的MCU的Flash的最小擦除单位是多少,是512字节、1K、2K还是4K?这个与芯片相关,理论上划分得越细,最后的生成文件也就会越小。

以HC32L196芯片为例,设置最小的分块单位为1K,将新老两份固件都按1K去划分,划分多少块按两份固件中最大的一个决定,不足的那个后面补0,例如新的固件35.3K,老固件34K,那么最终按新固件大小划分,即按1K划分,将两份固件划分为36块,划分之后,两个固件对应序号的块分别进行比较,将新固件不同于老固件的块进行标记和压缩,最后将所有不同的块压缩为一个包,即差分升级包,到此差分升级包制作完成。AMetal SDK中提供了一个专门用于制作差分包的上位机工具,借助该工具可简单完成差分文件的制作。

 

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图 5  差分固件格式


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